Петренко А.И. Введение в Grid-технологии для науки и образования

Petrenko. Grid

Петренко А.И. Введение в Grid- технологии для науки и образования (учебное пособие) .-// Киев, НТТУ «КПИ», 2008.-122 c.
Гриф предоставлено Методическим советом НТУУ «КПИ» (Протокол 35 от 24.01.2008 г.)

УДК 004.738.5(075.8)
ББК 32.973.202я73
ISBN 078-966-622-293-3

Grid- технологии и всемирная Grid- сеть постепенно заменяют уже привычный Интернет с его Web- сервисами как средство совместного использования вычислительных мощностей и хранилищ данных. Grid претендует на роль универсальной инфраструктуры для обработки данных, в которой функционирует множество сервисов (Grid Services), которые дают новое качество решению вычислительных задач.
Выполнен анализ концепции, архитектур и ресурсов современных Grid; систематизированы сведения о методах построения архитектур распределенных систем с использованием технологии Grid; получены результаты исследования текущего состояния отрасли, изучения технологий построения Grid - систем, использования программного обеспечения для построения таких систем; описаны проекты построения Grid- инфраструктуры в Украине.
Для магистерской подготовки по специальности «Системное проектирование». Может быть полезным для других специальностей направлений «Компьютерные науки» и «Компьютерная инженерия»

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие     
Перечень сокращений     

Глава 1. Grid как четвертый этап развития информатизации

В данном разделе раскрывается понятие Грид-технологий как нового (четвертого) этапа развития информационных технологий : после эпохи мэйнфреймов, появления персональных компьютеров и возникновения и распространения Интернета. Этот новый этап обещает новые возможности в совместном использовании не только информации (что является достижением Интернет-этапа), а и любых информационных ресурсов: вычислительных мощностей, хранилищ данных и самих данных, программ и т.п. на качественно новом уровне. Отдельно подчеркнуты выгоды от использования Грид учеными (в обработке сверхбольших объемов данных, выполнении масштабных вычислений, организации сотрудничества). Актуальность технологии Грид лишь растет со временем, что подтверждает динамика появления и развития многочисленных Грид-проектов по всему миру. Кроме этого в разделе детально освещается положение вещей в украинском Грид: проекты, планы, имеющиеся ресурсы и участники.

1.1. Что дает Grid ученым?    
1.2. Grid в мире     
1.3. Чему именно в последнее время так широко заговорили о Grid?     
1.4. Grid в Украине     
1.4.1. Grid- сегмент НАН Украины     
1.4.2. Проект UGrid Министерства образования и науки Украины    
1.4.3.Совместный проект UNGI  для EGI
1.5. На кого рассчитана Grid- инфраструктура?     

Глава 2. Архитектура и основные составляющие UGrid

Всесторонне рассматриваются архитектурные решения, которые являются применимыми для Грид-систем. Причем, основные составляющие Грид-систем (службы, узлы, сети) раскрываются через общие требования к Грид: стандартный механизм доступа, безопасность, сосуществование гетерогенных компонентов, децентрализованное администрирование и др. Детально освещена каноническая многоуровневая архитектура Грид по Я. Фостеру. Показаны особенности современного программного обеспечения Грид (OGSA/WSRF- подход). Также раскрывается содержание понятия «виртуальной организации» и особенности организации доступа ее участников к Грид-ресурсам.

2.1 Базовые функции     
2.2 Базовые компоненты архитектуры     
2.2.1 Конечные системы     
2.2.2 Кластеры     
2.2.3 Интранет     
2.2.4 Интернет     
2.3 Архитектура Grid     
2.4.Организация Grid
2.4.1. Программное обеспечение Grid     
2.4.2. Ресурсы     
2.4.3. Одноуровневая организация Grid     
2.4.4. Архитектурные решения     
2.4.5. DCGrid- технологии     
2.4.6. Новое поколение программного обеспечения Grid     
2.5. Виртуальные организации и их поддержка     

Глава 3. Программные Grid- платформы

Данный раздел предоставляет более детальную информацию касательно основных «строительных блоков» программного обеспечения промежуточного слоя Грид: системы управления задачами, управления данными, информационной системы и др. Детали реализации и функционирования показаны на примере одного из наиболее развитых пакетов промежуточного программного обеспечения - gLite. Приводятся основные команды управления задачами и их параметры, а также (на примерах) показаны особенности языка описания задач. Раскрываются главные объекты процесса работы с данными в Грид (файлы, каталоги, реплики), особенности их идентификации и программные компоненты, ответственные за работу с ними. Показана специфика работы информационной системы Грид на примере архитектуры R - GMA. Отражены основные моменты работы подсистемы безопасности и управления виртуальными организациями (VOMS). Коротко рассматриваются аналогичные модули другого распространенного программного обеспечения Грид - Nordugrid ARC и поднимается проблема обеспечения функциональной совместимости разных программных решений для Грид.

3.1. Архитектура gLіte и организация работы     
3.2. Организация Grid- инфраструктуры     
3.3. Система управления заданиями     
3.3.1. Команды интерфейса пользователя     
3.3.2. Описание задания     
3.3.3. Простые задания     
3.3.4. Схема обработки заданий     
3.4. Система управления данными     
3.4.1. Средства работы с файлами     
3.4.2. Сервис каталогов     
3.4.3. Репликация и сервис передачи файлов     
3.4.4. Структура элемента хранения
3.4.5. Безопасность файловой системы     
3.5. Информационная система     
3.5.1. Принципиальная схема мониторинга     
3.5.2. Типы поставщиков
3.5.3. Управление компонентами R - GMA     
3.6. Сервис поддержания функционирования     
3.6.1. Сервис протоколирования процесса обработки заданий     
3.6.2. Сервис учета использования ресурсов     
3.7. Безопасность и поддержание виртуальных организаций     
3.7.1. Формализированное описание полномочий     
3. 7.2. Получение авторизационной информации     
3.7.3 Выполнение авторизации     
3.7.4 Управление учетными записями (аккаунтами)    
3.7.5. Стандартизация Grid- технологий     
3.8. ARC - NorduGrid     

Глава 4. Grid- порталы

Всесторонне рассматривается подход к предоставлению доступу к функциональности Грид через Грид-порталы.  Обосновывается целесообразность развития концепции Грид-порталов, их практическая ценность. Приводятся требования к подобным решениям и очерчивается архитектура Грид-порталов. Раздел содержит полезный перечень существующих программных решений в этой области. На примерах рассматриваются особенности организации Грид-портала доступа и более сложного и функционального портала знаний, который использует технологии семантического Веб.

4.1.Пользователи и разработчики Grid- порталов
4.2. Grid- портал доступа     
4.3. Портал знаний     
4.3.1. Web 2.0/3.0 и Grid     
4.3.2. Автоматическая композиция сервиса     
4.3.3. Онтология и Grid     
4.3.4. Сервисы анализа данных (извлечение знаний)  

Выводы     
Дополнение 1. Другие национальные Grid     
Дополнение 2. Группы управления EGEE по направлениям деятельности     
Дополнение 3. Существующие дополнения для суперкомпьютеров     
Список литературы     

Учебное пособие размещено на  http://moodle.kpi.ua

Ukrainian (UA)Russian (CIS)English (United Kingdom)